基于S7-200Smart与触摸屏组态控制的交通信号灯研究

范振全，张雯厚

(大连交通大学机械工程学院，辽宁 大连 116028)

0 引言

随着我国经济水平的不断提高以及城市化进程的不断发展，私家车数量越来越多，道路交通压力越来越大，城市交通拥堵问题愈来愈严重，尤其是上下班高峰期堵车问题天天都在发生，因此保证道路交通的通畅迫在眉睫[1-3]。其中十字路口合理的交通信号灯控制是保证道路通畅的重要因素之一，因此设计一个合理的路口信号灯控制程序首先要调研此处路口的常态通行状况，其次还要结合特殊路况，比如偶尔哪个时段堵车较严重，是否要对信号灯控制程序就行调节。

1 PLC梯图设计

通过调查发现按下起动按钮后，东西方向绿灯亮25s，闪动3s，黄灯亮3s，红灯亮31s；南北方向红灯亮31s，绿灯亮25s，闪动3s，黄灯亮3s，如此循环，此种计时方式的交通灯信号较为合理，并且要无论何时按下停止按钮，交通灯全部熄灭。当信号灯系统断电重启后自动进入RUN模式。S7-200Smart PLC的编程环境为STEP 7-MicroWIN SMART，进入编程软件后首先要选择PLC型号，本文使用的CPU是CPU ST20，然后需要将符号表中的I/O符号表删除，防止与我们后边定义的地址名称发生冲突[4-6]。编程之前将符号表定义好，符号表如图1所示。之后编写PLC程序梯图，如图2所示,按下启动按钮M0.0后程序开始运行，线圈M0.2得电，同时计时器T37开始计时，当T37计数在0-250时，东西方向绿灯亮，在250-280之间时绿灯闪烁三秒，当绿灯线圈M0.3得电时，绿灯开始从28秒倒计时；当T37计数在280-310时，东西方向黄灯亮；当在310-620时东西方向红灯亮，并进行红灯倒计时；同理可知南北方向红绿灯的倒计时情况；因为此处使用的计时器是ms级，故需要通过减法和除法运算才能满足需要的倒计时要求。当想停止程序运行时，只需要按下停止按钮M0.1即可。程序编写完成后需要对程序进行编译，检查程序是否有错误，若程序无错误点击下载按钮下载到CPU，并将CPU切换到Run状态。

图1 PLC符号表

图2 PLC程序梯形图

2 触摸屏组态设计

触摸屏组态设计需要在SIMATIC WinCC flexible 2008，进入软件后同样先需要设置所使用的触摸屏型号，本文使用的是Smart Line 1000 IE，创建好项目后首先要将触摸屏和PLC创建通讯连接，如图3所示；其后同样需要创建一个变量表，与PLC编程中的变量完全一致，并注意将其扫描周期改为100ms，防止由于采集周期过长导致信号采集不到，如图4所示；最后创建画面1，并将其中元素属性与对应变量相匹配，并设置位变量在0、1两位时信号灯的颜色不同，使之能够区分开此变量是否得电，最后得出的画面如图5所示。同样在画面组态完毕后，需要进行编译检查错误，若有错误双击错误提示系统自动跳到错误发生处，右键调出属性命令进行修改，若程序有错误无法进行下载。下载时点击下载按钮，选择以太网通讯并正确输入触摸屏的IP地址，触摸屏的IP地址在触摸屏刚上电时初始画面选择Control Panel,进入下一界面后选择Ethernet选项，进行IP地址的查看，IP地址的修改同样在此处。应注意PLC、触摸屏、PC端的通讯都是通过以太网实现的，故三者IP地址前三位必须一致，最后一位必须不一致，否则将导致程序无法下载，且PLC与触摸屏之间不能进行通讯。

图3 触摸屏和PLC创建通讯连接

图4 触摸屏组态变量表

图5 触摸屏组态画面

3 结论

将PLC程序与触摸屏组态程序下载后将PLC置于Run状态，并将STEP 7-MicroWIN SMART程序运行监控功能打开，查看程序运行是否与触摸屏组态相对应。经过试验验证程序与组态相对应，可以实现交通灯信号的正确控制。这种方法为交通信号灯的控制提供了仿真环境，在信号灯实际应用之前可以验证程序的正确与否，具有广泛的应用前景。同时，该种方法可以用于学习条件受限制的PLC的学习，方便简洁。